Orientador : Eduardo J.S.Vichi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-17T15:16:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tubino_Matthieu_D.pdf: 3631889 bytes, checksum: 0931db12dfba3fcefb2cf98eaa2f8a49 (MD5) Previous issue date: 1978 / Doutorado

Orientador: Lorena Benathar Ballod Tavares. / Orientador: Edson Alves de Lima. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Centro de Ciências Tecnológicas.

Orientador: Lorena Benathar Ballod Tavares. / Co-orientador: Cristiane Vieira Helm. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Centro de Ciências Tecnológicas.

Resíduos lignocelulósicos agroindustriais, como a casca de soja, são fontes abundantes e de baixo custo para produção biotecnológica de compostos de alto valor agregado. É o caso da produção de xilitol e etanol. Esse processo biotecnológico promove um aproveitamento completo dos resíduos lignocelulósicos, utilizando as frações celulósica e hemicelulósica para a obtenção de commodities. O presente trabalho teve como objetivo otimizar a hidrólise ácida diluída utilizando como ferramenta o planejamento experimental e ampliar os conhecimentos sobre a produção biotecnológica de xilitol e etanol mediante o cultivo de microrganismos sobre o hidrolisado de casca de soja. A casca da soja mostrou-se um resíduo bastante promissor, já que o teor de lignina total encontrado nestas amostras foi menor que 10% e o teor de açúcares fermentescíveis foi de 65%. O primeiro planejamento experimental realizado baseou-se em um planejamento fatorial completo 23 com ponto central. O tratamento, cujas variáveis foram 122 °C, 8,8 g g-1 e 2 mmol H2SO4 g-1 SS, foi o que obteve melhores resultados no maior tempo de reação (40 min), liberando em torno de 6,3 g L-1 de xilose, 0,02 g L-1 de furfural, 0,07 g L-1 de hidroximetilfurfural e 1,5 g L-1 de glicose. A relação sólido-líquido (na faixa de 8,8 a 11,2 g g-1) não foi significativa para liberação de glicose e xilose, e um aumento no tempo de reação mostrou como tendência o aumento da liberação dos açúcares. Com base nos resultados deste primeiro planejamento, um segundo planejamento experimental foi realizado abrangendo apenas as variáveis significativas para liberação de açúcares (temperatura e concentração de ácido). O segundo planejamento experimental baseou-se em um planejamento composto central 22. A máxima solubilização dos açúcares (87% de eficiência) foi obtida em 153 °C e 1,8 mmol H2SO4 g-1, gerando cerca de 10 g L-1 total de tóxicos. Uma função objetivo foi elaborada a fim de limitar a formação de substâncias tóxicas (máximo de 4 g l-1) e maximizar a concentração dos açúcares. O melhor tratamento (59% de eficiência) foi de 118 °C e 2,8 mmol H2SO4 g-1 SS em 40 minutos. Após a otimização do tratamento de hidrólise foram realizados cultivos com o hidrolisado obtido no melhor tratamento do primeiro planejamento experimental, concentrado 4 vezes. Com relação à produção de etanol e xilitol, foram avaliados cultivos com consórcios e isolados microbianos. O consórcio contendo Zymomonas mobilis, Candida tropicalis e Candida guilliermondii, em condições anaeróbias, produziu 3,1 g L-1 e 2,2 g L-1 de etanol em 132 horas de cultivo sobre hidrolisado de casca de soja e meio sintético, respectivamente. Este consórcio, em condições microaerófilas, produziu 6,7 g L-1 de etanol (às 12 horas) e 2,3 g L-1 de xilitol (84 horas de cultivo) sobre o hidrolisado de casca de soja, e consumiu 100% dos açúcares presentes no cultivo sobre meio sintético sem a produção de etanol e xilitol. As leveduras C. guilliermondii e Debaryomyces hansenii, reconhecidas produtoras de xilitol foram testadas isoladamente sobre hidrolisado de casca de soja, em condições microaerófilas. C. guilliermondii produziu 1,4 g L-1 de etanol em 60 horas de cultivo e 3,6 g L-1 de xilitol em 120 horas de cultivo sobre hidrolisado de casca de soja. Em meio sintético houve a produção de aproximadamente 7 g L-1 de xilitol nas mesmas 120 horas. Não houve produção de etanol. D. hansenii produziu 8 g L-1 de xilitol em 24 horas de cultivo sobre hidrolisado de casca de soja. Em meio sintético não foi observada a produção de etanol e xilitol. / Lignocellulosic agro-industrial residues such as soybean hulls, are abundant supplies and low cost for the biotechnological production of compounds of high added value. This applies to the production of xylitol and ethanol. This biotechnological process promotes complete recovery of lignocellulosic residues, using the cellulose and hemicellulose fractions, to obtain commodities. This study aimed to optimize the diluted acid hydrolysis using an experimental design and increase knowledge about the biotechnological production of xylitol and ethanol through the cultivation of microorganisms on the hydrolyzate of soybean hulls. Soybean hull showed a residue very promising, since the total lignin content found in these samples was less than 10% and the content of fermentable sugars was 65%. The first experimental design was carried out in a full factorial design 23. The treatment (122 °C, 8.8 g g-1 and 2 mmol H2SO4 g-1 DM), which was out-performed the larger reaction time (40 min), released about 1.5 g L-1, 6.3 g L-1, 0.02 g L-1 and 0.07 g L-1 of glucose, xylose, furfural and hydroxymethylfurfural, respectively. The solid-liquid ratio (range of 8.8 to 11.2 g g-1) was not significant for the release of glucose and xylose, and an increase in reaction time showed a trend increase in the release of sugars. Based on the results of this first design, a second experimental design was carried out covering only the significant variables for the release of sugars (temperature and concentration of acid). The second experimental design was based on a central composite design 22. The maximum solubilization of sugars (87% efficiency) was obtained at 153 °C and 1.8 mmol H2SO4 g-1 DM, generating about 10 g L-1 of total toxic. An objective function was developed to minimize the formation of toxic substances and maximize the concentration of sugars, which was limited to 4 g L-1 the sum of toxic. The best treatment (59% efficiency) was 118 °C and 2.8 mmol H2SO4 g-1 DM in 40 minutes. After hydrolysis optimization, assays with microorganisms were carried out in the best hydrolyzate of the first experimental design, concentrated 4 times. The production of ethanol and xylitol were evaluated with isolated microbial crops and co-cultures. The consortium containing Zymomonas mobilis, Candida tropicalis and Candida guilliermondii, under anaerobic conditions, produced 3.1 g L-1 and 2.2 g L-1 ethanol (132 hours of culture) on hydrolyzate of soybean hulls and synthetic medium, respectively. Co-culture, under microaerophilic conditions, produced 6.7 g L-1 ethanol (12 hours) and 2.3 g L-1 of xylitol (84 hours) on the hydrolysate, and consumed 100% of sugars present in cultivation on synthetic medium without the production of ethanol and xylitol. Yeast C. guilliermondii and Debaryomyces hansenii, recognized producing xylitol were tested separately on hydrolyzate of soybean hulls, under microaerophilic conditions. C. guilliermondii produced 1.4 g L-1 of ethanol in 60 hours of culture and 3.6 g L-1 of xylitol in 120 hours of culture on hydrolyzate of soybean hulls. Synthetic medium was the production of approximately 7 g L-1 of xylitol on the same 120 hours. There was no production of ethanol. D. hansenii produced 8 g L-1 of xylitol in 24 hours of cultivation on hydrolyzate of soybean hulls in synthetic medium ethanol and xylitol were not produce.

Estágio realizado na Ambisys e orientado pelo Eng.º Merijn Amilcare Picavet / Tese de mestrado integrado. Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Institute of Food Technology and Bioprocess Engineering. Technical University of Dresden. 2009

Tese de mestrado. Fundamentos e Aplicações da Mecânica dos Fluidos. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

REIS, C. L. B. Estudos de pré-tratamentos do bagaço de caju utilizando líquido iônico prótico visando a obtenção de produtos de valor agregado. 2016. 82 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-11-07T13:06:06Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_clbreis.pdf: 2418073 bytes, checksum: 8fd280f37fe085c3fd6cd24abd1d752a (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-11-16T16:09:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_clbreis.pdf: 2418073 bytes, checksum: 8fd280f37fe085c3fd6cd24abd1d752a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-16T16:09:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_clbreis.pdf: 2418073 bytes, checksum: 8fd280f37fe085c3fd6cd24abd1d752a (MD5) Previous issue date: 2016-03-18 / Lignocellulosic materials represent a promising renewable feedstock for the production of fermentable sugars and biofuels. Cashew apple bagasse (CAB) waste of the cashew apple agribusiness is an example of lignocellulosic material, mainly composed of cellulose, hemicellulose and lignin, which form a complex and intricate structure, and these features one of the greatest difficulties for the use of lignocellulosic residues by biotransformation, both microbial and enzyme, thereby limiting the use and prevents the conversion economically feasible value-added products. Different pretreatments of CAB were evaluated using diluted sulfuric acid, sodium hydroxide, alkaline hydrogen peroxide, to modify its structure, and among alternative technologies to pretreatment, which is gaining focus is on ionic liquids application. In this context, the present study aims to evaluate different procedures of pretreatment of CAB using the protic ionic liquid 2-(hydroxy) ethylammonium acetate (2-HEAA). Initially, the ionic liquid was synthesized for neutralization acid-base reaction using acetic acid and monoethanolamine in the 1:1 ratio at 35 °C for 24 h. Five methodologies of pretreatment from CAB were evaluated: A method - the pretreatment was conducted in a oven at 120 °C for 3 h using 5% (w/w) solid; B method - the pretreatment was conducted in a oven at 130 °C for 24 h, using 8.68% (w/w) solid, after complete dissolution ethanol 96% was added; C method - the pretreatment was conducted in a autoclave at 120 °C for 3 h, using 15.23% (w/w) solid; D and E methods - the pretreatment was conducted for heated at 80 °C for 6 h or 24 (D and E methods, respectively) using 10% (w/w) solid under continuous stirring in a reactor, after complete dissolution, was treated with a 3% (w/w) NaOH. The analysis of 13C NMR CP/MAS indicate the solids formation with crystalline cellulose structure after pre-treatment, each method has a different mechanism of action on the structure of bagasse, but there was no relationship of crystallinity in the digestibility of cellulose. All studied methods showed an increase in the digestibility of cellulose and high yield of glucose. The digestibility of the cellulose CAB after pretreatment for the methods A, B, C, D and E was 60.65%, 98%, 73.10%, 88.59% and 94.88%, respectively. Glucose yield 270 mgglucose/gCAB-IL (CAB-IL-A), 747.72 mgglucose/gCAB-IL (CAB-IL-B), 541.84 mgglucose/gCAB-IL (CAB-IL-C), 626.43 mgglucose/gCAB-IL (CAB-IL-D), 720.92 mgglucose/gCAB-IL(CAB-IL-E), while the CAB reported 48 mgglucose/gCAB at 96 h of enzymatic hydrolysis. The results demonstrated that increasing crystallinity is a factor of the second order in enzymatic hydrolysis and decreasing the lignin percentage in that the samples positively affects the hydrolysis, taking the 2-HEAA the percent delignification of up to 91.54% (CAB-IL-E), also shown in the FTIR spectra. The pretreatment that was more satisfactory was the method B, that showed a higher level of remaining solids, high digestibility (97.80%), high yield glucose 747.72 mgglucose/gCAB-IL and 8.68% (w/w) of CAB/IL. The potential of reuse of the IL was examined using the method B, the IL was used in three pre-treatment processes (once pure and two times reused), which resulted glucose yield of 463.09 mgglucose/gCAB-IL (CA-IL-R-1) and 505.04 mgglucose/gCAB-IL (CAB-IL-R-2) at 72 h of enzymatic hydrolysis. This work appears as innovative and important model for advancing the use of ILs protic in the pretreatment of CAB, presenting a promising alternative that results in high extraction of lignin from CAB and in high yields in the enzymatic hydrolysis, which may then serve as substrates for the production of value added products. / Materiais lignocelulósicos representam uma promissora matéria-prima renovável para a produção de açúcares fermentáveis, biocombustíveis, produtos de base biológica, em bioplásticos, bioquímicos, reduzindo assim a dependência do petróleo. O bagaço de caju (BC), um resíduo da agroindústria de caju, é um exemplo de material lignocelulósico, o qual é composto principalmente por celulose, hemicelulose e lignina arranjados em uma estrutura complexa e intrincada. Em razão disso, resíduos lignocelulósicos são resistentes à biotransformação microbiana e enzimática, limitando assim o uso e a conversão desses em produtos economicamente viáveis. Na literatura, são encontrados diferentes métodos de modificação da estrutura do BC, dentre eles, a utilização de ácido sulfúrico diluído, hidróxido de sódio, peróxido de hidrogênio alcalino, entre outras tecnologias alternativas para o pré-tratamento. No entanto, a aplicação de líquidos iônicos próticos na dissolução de biomassa lignocelulósica vem ganhando foco nas pesquisas, pois podem ser projetados de acordo com as características físico-químicas almejadas, através da combinação de diferentes cátions e ânions. Neste contexto, o presente estudo teve como objetivo avaliar diferentes procedimentos de pré-tratamento do bagaço de caju utilizando-se o líquido iônico prótico acetato de 2- hidroxietanolamina (2-HEAA). Inicialmente, o líquido iônico (LI) foi sintetizado por reação ácido-base de neutralização do ácido acético e monoetanolamina em proporção equimolar a 35 °C durante 24 h. Foram estudadas cinco metodologias distintas de pré-tratamento do BC: Método A: conduzido em estufa com circulação de ar a 120 °C durante 3 h usando 5% (m/m) de BC em LI; Método B: conduzido em estufa com circulação de ar a 130 °C por 24 h usando 8,68% (m/m) de BC em LI, com posterior remoção de LI com etanol 96% (v/v); Método C: conduzido em autoclave a 120 °C durante 3 h usando 15,23% (m/m) de BC em LI, os Métodos D e E foram realizados em reator a 80 °C durante 6 h e 24 h, respectivamente, sob agitação contínua com posterior extração com NaOH 3% (m/m) e utilizando 10% (m/m) de BC em LI. As análises de RMN de 13C CPMAS indicaram que os sólidos pré-tratado apresentaram uma estrutura de celulose cristalina, em que cada método apresentou um mecanismo de ação diferente sobre a estrutura do bagaço, porem não houve nenhuma relação da cristalinidade sob a digestibilidade da celulose. Todos os métodos estudados apresentaram aumento na digestibilidade da celulose e elevado rendimento de glicose. A digestibilidade da celulose do BC após pré-tratamento para os métodos A, B, C, D e E, foi de 60,65%, 98%, 73,10%, 88,59% e 94,88%, respectivamente. Com rendimento de glicose de 270 mgglicose/gBC-LI (BC-LI-A), 747,72 mgglicose/gBC-LI (BC-LI-B), 541,84 mgglicose/gBC-LI (BC-LI-C), 626,43 mgglicose/gBC-LI (BC-LI-D), 720,92 mgglicose/gBC-LI (BC-LI-E), enquanto o BC reportou 48 mgglicose/gBC em 96 h de hidrólise enzimática. Os resultados demonstraram que o aumento da cristalinidade não influenciou negativamente a hidrólise enzimática e que a diminuição do percentual lignina no bagaço pré-tratado afeta positivamente a hidrólise, obtendo um percentual de deslignificação de 91,54 % utilizando o método E, resultado corroborado pelos espectros obtidos por FTIR. O pré-tratamento que mostrou-se mais satisfatório foi o método B, que apresentou maior teor de sólidos remanescentes, elevada digestibilidade (97,80%), alto rendimento de glicose 747,72 mgglicose/gBC-LI e com 8.68% (m/m) de BC em LI. Estudou-se tambem o reuso do LI conduzindo o pré-tratamento conforme o método B, que obtiveram rendimentos de glicose de 463,09 mgglicose/gBC-LI (BC-LI-R-1) e 505,04 mgglicose/gBC-LI (BC-LI-R-2) em 72 h de hidrólise enzimática. Assim, esse trabalho surge como modelo inovador e importante para o avanço do uso de LIs próticos no pré-tratamento de materiais lignocelulósicos, apresentando-se como alternativa promissora que resulta em elevada extração da lignina do BC e em altos rendimentos de carboidratos na hidrólise enzimática.

CASTRO, George Meredite Cunha de. Otimização da hidrólise ácida da macroalga vermelha Solieria filiformis visando a geração de alto teor de monossacarídeos totais. 2016. 85 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-07-07T19:13:35Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_gmccastro.pdf: 2379515 bytes, checksum: 4854d429275c7826a8ef063e34ebb4ea (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-07-07T19:13:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_gmccastro.pdf: 2379515 bytes, checksum: 4854d429275c7826a8ef063e34ebb4ea (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-07T19:13:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_gmccastro.pdf: 2379515 bytes, checksum: 4854d429275c7826a8ef063e34ebb4ea (MD5) Previous issue date: 2016 / With the Industrial revolution, the use of fossil resources made possible to reach better production efficiencies and to create new products, permanently redefining the society. However, this resources are limited and its use caused and still causing environmental problems due to CO2 emission. In this scenario, biomass emerge as a renewable and advantageous material owing natural characteristics and high availability, to be used in chemical and renewable fuels production; among all biomass, seaweeds present characteristics that allows its application, as less recalcitrant structure when compared with terrestrial biomass. In this context, this work aimed to acid hydrolysis of red seaweed Solieria filiformis Central composite design (CCD) and Response surface methodology (RSM) to generate a high sugar concentration medium contend. The design elaborated with Statistica version 10.0 with 17 independent experiments of hydrolysis to study 3 parameters (sulfuric acid concentration, biomass load concentration and time of reaction); were analyzed 4 response variables (total sugar generation, biomass to sugar conversion yield (Y_(M⁄B)), Total galactose generation and recovered hydrolysis liquid). The seaweeds were harvested in farming structures located in Flecheiras’ Beach, Trairi, Ceará, washed, dried at 25 °C and crushed in electric mill. Hydrolysis were conducted in autoclave at 120 °C with different acid concentration, biomass load and time of process for each experiment. The results obtained were analyzed by analysis of variance (ANOVA). The influence of each parameter over the responses was studied. Mathematical models, response surface plots or contour plots were created for each once on the responses. After, Total sugar and galactose were optimized and kinetic hydrolysis plots were created for each once on the parameters using the responses. To response Total sugar and galactose, the quadratic parameter of acid concentration and the linear and quadratic parameter of quantity of biomass were significant. For the response Y_(M⁄B), the quadratic parameter of acid concentration and the linear parameter of loading of biomass were significant. To response Total galactose, the quadratic parameter of acid concentration and the linear and quadratic parameter of quantity of biomass were significant. For the response Recovered liquid, the linear and quadratic parameters of concentration of acid and the linear parameter of loading of biomass were significant. The linear and quadratic parameters of hydrolysis time and the interactions between parameters were not significant for any of the studied responses. Mathematical models were created for the three responses, Total sugar, Y_(M⁄B), Total galactose and Recovered liquid, with R2values of 0.88, 0.8, 0.89 and 0,8, respectively for p = 0.05. The optimization of Total sugar generated in silico results of 174.06 g.L-1 of total sugars for using parameters of 1.8 M sulfuric acid, 723.3 g,L-1 of biomass and 36.8 min of reation. The optimization of Total galactose generated in silico results of 154.74 g.L-1 of total sugars for using parameters of 1.6 M sulfuric acid, 665.7 g,L-1 of biomass and 32.9 min of reaction. The simulation of Y_(M⁄B) and recovered liquid to the optimum parameters generated 0.2515 and 89%, respectively. Thus, it is concluded that it was possible to optimize the acid hydrolysis of S. filiformis to the production of high amount of total sugar and glactose with knowledge of the Y_(M⁄B) and recovered liquid, generating a predictive mathematical modeling with statistical confidence for the three answers. / Com a Revolução Industrial, o uso de recursos fósseis possibilitou melhores eficiências produtivas e criação de novos produtos. Entretanto, esses recursos possuem uma quantidade limitada. Nesse cenário, as biomassas surgem como material renovável e vantajoso, devido suas características naturais e grande disponibilidade, para ser usado na produção de químicos de alto valor e combustíveis renováveis. Nesse contexto, esse trabalho objetivou otimizar a hidrólise ácida da macroalga vermelha Solieria filiformis utilizando Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) e Metodologia de Superfície de Resposta (MSR) para gerar um meio com alto teor de monossacarídeos totais e galactose total. O delineamento foi elaborado com o auxílio de Software Statistica com 17 experimentos independentes de hidrólise para o estudo três parâmetros (concentração de ácido sulfúrico, quantidade de biomassa e tempo de reação); foram analisadas quatro variáveis resposta (geração de Monossacarídeos totais, Fator de conversão de biomassa em monossacarídeos totais (Y_(M⁄B)), geração de Galactose total e Volume de hidrolisado recuperado). As algas foram colhidas de estruturas de cultivo e processadas. As hidrólises foram realizadas à 120 °C em autoclave com concentração de ácido, quantidade de alga e tempo de processo diferentes para cada experimento. Os resultados obtidos foram analisados pelo teste de variância (ANOVA). Foram gerados modelos matemáticos, superfícies de resposta e curvas de contorno para cada uma das respostas. Posteriormente, os parâmetros Monossacarídeos totais e Galactose total foram otimizados e foram construídos gráficos de comportamento de hidrólise para os parâmetros concentração de ácido e tempo de reação, avaliando as duas respostas otimizadas. Para a resposta Monossacarídeos totais, os parâmetros de concentração de ácido quadrático e quantidade de biomassa linear e quadrático foram significativos. Para a Y_(M⁄B), os parâmetros de concentração de ácido quadrático e quantidade de biomassa linear foram significativos. Para Galactose total, os parâmetros de concentração de ácido quadrático e quantidade de biomassa linear e quadrático foram significativos. Para o Volume recuperado, os parâmetros de concentração de ácido linear e quadrático e quantidade de biomassa linear foram significativos. Os parâmetros tempo de hidrólise linear e quadrático bem como as interações entre os parâmetros não foram significativos para nenhuma das respostas estudadas. Modelos matemáticos foram gerados para as respostas Monossacarídeos totais, Y_(M⁄B), Galactose total e Volume recuperado com valores de R2 igual à 0,88, 0,8, 0,89 e 0,8, respectivamente, para p = 0,05. A otimização de Monossacarídeos totais gerou resultados in silico de 174,06 g.L-1 de monossacarídeos totais para a utilização dos parâmetros de 1,8 M de ácido sulfúrico, 723,3 g,L-1 de biomassa e 36,8 min de reação e a otimização de Galactose total gerou resultados in silico de 154,74 g.L-1 de galactose total para a utilização dos parâmetros de 1,8 M de ácido sulfúrico, 665,7 g,L-1 de biomassa e 32,9 min de processo. A simulação do Y_(M⁄B) e Volume recuperado para os parâmetros do ponto ótimo de Monossacarídeos totais gerou 0,2515 e 89%, respectivamente. Dessa forma, conclui-se que foi possível otimizar a hidrólise ácida de S. filiformis para produção de altos teores de Monossacarídeos totais e Galactose total com conhecimento do Y_(M⁄B)e Volume recuperado, com a geração de modelos matemáticos preditivos com confiabilidade estatística para todas as respostas.

Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2014-10-23T18:30:25Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_ProduçãoCaracterizaçãoXilanases.pdf: 1976333 bytes, checksum: abcb203afd3524486be3c53d6ad2e3d3 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2014-11-18T15:35:50Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_ProduçãoCaracterizaçãoXilanases.pdf: 1976333 bytes, checksum: abcb203afd3524486be3c53d6ad2e3d3 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-18T15:35:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_ProduçãoCaracterizaçãoXilanases.pdf: 1976333 bytes, checksum: abcb203afd3524486be3c53d6ad2e3d3 (MD5) Previous issue date: 2014 / A endo-1,4-β-xilanase (E.C. 3.2.1.8) é a principal constituinte do sistema enzimático xilanolítico devido à sua atuação na hidrólise da xilana, o segundo polissacarídeo mais abundante na parede celular de plantas. Neste trabalho, duas xilanases recombinantes, uma com as mutações V135A e A226T (XM) e outra sem mutações (XNM), derivadas do gene xynA de Orpinomyces, foram expressas em E. coli, purificadas e caracterizadas bioquímica e cineticamente com o substrato arabinoxilana de trigo, visando aplicações na tecnologia de alimentos. A produção da enzima em E. coli/pET24b foi feita em meios LB e SOB/kan, usando IPTG como indutor. As enzimas foram purificadas em cromatografia de troca iônica (Q-Sepharose) e apenas uma banda de 25 kDa, correspondente as xilanases, foi visualizada em SDS-PAGE. As atividades específicas, após purificação, foram de 12844 U mg-1 para a XNM, e de 10794 U mg -1 para a XM. As condições ótimas para XNM foram de 60 oC e pH entre 4,5 e 7,0, meia vida de 220 min a 50 oC e de 31 min a 60 oC, ambos em pH 6,5. Os valores de Km, Kcat e Ea foram de 0,0021 mg mL-1, 2,31x106 s-1 e 32,9 kJ mol-1, respectivamente. Já XM manteve a temperatura ótima de 60 oC e exibiu maior estabilidade na faixa de pH de 3 a 8, e meia vida de 440 e 71 min a 50 oC e 60 oC, respectivamente. Os valores de Km, Kcat e Ea foram 0,0014 mg mL-1, 3,29x106 s-1 e 43,9 kJ mol-1, respectivamente. Os ensaios de hidrólise da farinha de trigo integral (10 % p/v) foram conduzidos a 27 oC, 100 rpm, 6h, utilizando 50 U de XNM e 20U de XM/g farinha e a quantificação de xilose liberada foi feita em HPLC. Enquanto que nos ensaios conduzidos a 27 oC não houve liberação de xilose a partir da farinha de trigo, nos ensaios a 50 oC foram detectados 2,38 e 1,55 mg xilose/g farinha com o uso de XNM e XM, respectivamente. Nos ensaios de clarificação do suco de maçã, feita com 50 U/mL de XNM e XM, a 60 oC, 100 rpm, 60 min, foi observada liberação extremamente reduzida de xilose. Assim, para maior eficiência desse processo sugere-se a utilização conjunta de xilanase e pectinases. ________________________________________________________________________ / ABSTRACT: The endo-1,4-β-xylanase ( EC 3.2.1.8 ) is the main constituent of the xylanolytic enzyme system due to its role in the hydrolysis of xylan, the second most abundant polysaccharide in plant cell wall. In this work, two recombinant xilanases derived from the xynA Orpinomyces gene, one with the mutations V135A and A226T (XM) and another without mutations (XNM), were expressed in E. coli. The enzymes were purified and biochemically and kinetically characterized, with wheat arabinoxylan as substrat, targeting applications in food technology. The enzyme production in E. coli/pET24b was made in LB media and SOB/kan, using IPTG as inducer. The enzymes were purified on ion-exchange chromatography (Q - Sepharose) and only one band of 25 kDa was visualized on SDS-PAGE, corresponding to xylanase. Specific activities after purification were 12844 U mg-1 for XNM and 10794 U mg-1 for XM. The optimum conditions for XNM were 60 °C and pH between 4.5 and 7.0, half life of 220 min at 50 °C and 31 min at 60 °C, both at pH 6.5. The values of Km, kcat and Ea were 0.0021 mg mL-1, 2.3 x 106 s-1 and 32.9 kJ mol-1, respectively. XM maintained the optimum temperature of 60 °C and exhibited greater stability in the pH range 3-8, and half-life of 440 and 71 min at 50 oC and 60 oC, respectively. The values of Km, Kcat, and Ea were 0.0014 mg mL-1, 3.29 x 106 s-1 and 43.9 kJ mol-1, respectively. The hydrolysis assays of wheat flour (10% w / v) were conducted at 27 oC, 100 rpm, 6 hours, using 50 U / g flour of XNM and 20U / g flour of XM. The quantification of xylose released was made in HPLC. While in the tests conducted at 27 °C there was no release of xylose from wheat flour, in the tests at 50 °C it was detected 2.38 and 1.55 mg xylose / g flour using XNM and XM, respectively. In the experiments for clarification of apple juice, made with 50 U / ml of XNM and XM, at 60 oC, 100 rpm, 60 min, very low release of xylose was observed. Thus, for efficiency of this process, it is suggested the combined use of xylanase and pectinase.